JPS59217676A - 切削工具用窒化けい素基焼結材料 - Google Patents
切削工具用窒化けい素基焼結材料Info
- Publication number
- JPS59217676A JPS59217676A JP59090739A JP9073984A JPS59217676A JP S59217676 A JPS59217676 A JP S59217676A JP 59090739 A JP59090739 A JP 59090739A JP 9073984 A JP9073984 A JP 9073984A JP S59217676 A JPS59217676 A JP S59217676A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- si3n4
- silicon nitride
- cutting tool
- sintered material
- Prior art date
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- Granted
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、すぐれた耐熱衝撃性および耐摩耗性を有し
、特に鋼および鋳鉄の高速切削に使用するのに適した窒
化けい緊塞焼結材料に関するものである。
、特に鋼および鋳鉄の高速切削に使用するのに適した窒
化けい緊塞焼結材料に関するものである。
近年、鋼および鋳鉄の高速切削を可能とすべく種々の研
究開発が試みられ、工作機械の箭剛性化と切削工具用材
料の改善の両面から、これらの鋼および鋳鉄の高速切削
への移行は一般的趨勢にあり、現時点では３００ｍ、／
ｍの切削速度での安定した切削が１つの目標とされてい
る。
究開発が試みられ、工作機械の箭剛性化と切削工具用材
料の改善の両面から、これらの鋼および鋳鉄の高速切削
への移行は一般的趨勢にあり、現時点では３００ｍ、／
ｍの切削速度での安定した切削が１つの目標とされてい
る。
この切削速度は、高速切削時に発生する熱に対してすぐ
れたｉｌｌ化性を示すと共に、鉄との化学的反応性が低
く、かつ摩擦係数も小さい酸化アルミニウム（以下Ａｌ
２Ｏ３で示す）を主成分として含有するＡノ２０３基焼
結材料を切削工具として使用するという前提で、高速切
削を可能とすべ（工作機械に改良を加えることによって
達成できるとして定められたものである。
れたｉｌｌ化性を示すと共に、鉄との化学的反応性が低
く、かつ摩擦係数も小さい酸化アルミニウム（以下Ａｌ
２Ｏ３で示す）を主成分として含有するＡノ２０３基焼
結材料を切削工具として使用するという前提で、高速切
削を可能とすべ（工作機械に改良を加えることによって
達成できるとして定められたものである。
しかし、上記Ａ７２０３基焼結材料を、例えば鋼の冒速
連続切削に切削工具として使用した場合には、すぐれた
耐摩耗性を発揮するものの、これを例えば鋳鉄のフライ
ス切削に使用した場合には、耐熱衝撃性および高温にお
ける機械的特性が不十分であるために、機械的および熱
的衝馴によって切刃にチッピングを起しやすく、したが
ってＡｌ２Ｏ３基焼結材料製切削工具によって、３００
ｍ、 ／ ｍの切削速度で安定して鋼および鋳鉄の両
方を切削することはきわめて困難であるのが現状である
。
連続切削に切削工具として使用した場合には、すぐれた
耐摩耗性を発揮するものの、これを例えば鋳鉄のフライ
ス切削に使用した場合には、耐熱衝撃性および高温にお
ける機械的特性が不十分であるために、機械的および熱
的衝馴によって切刃にチッピングを起しやすく、したが
ってＡｌ２Ｏ３基焼結材料製切削工具によって、３００
ｍ、 ／ ｍの切削速度で安定して鋼および鋳鉄の両
方を切削することはきわめて困難であるのが現状である
。
そこで、熱膨張係数が小さく、すなわち耐熱衝撃性にす
ぐれ、かつ扁温における硬さおよび機械的強度にもすぐ
れた窒化けい素Ｃ以下Ｓｉ３Ｎ４で示す）が注目され、
この８１３Ｎ４を主ＪＪｙ分として含有するＳｉ３Ｎ４
基焼結材料を鋼および鋳鉄の茜速切削に切削工具として
使用する試みもなされたが、前記Ｓｉ３Ｎ４は鉄との反
応性が高いために斤耗が激しく、高速切削には適さず、
汎用性のきわめて低いものであった。
ぐれ、かつ扁温における硬さおよび機械的強度にもすぐ
れた窒化けい素Ｃ以下Ｓｉ３Ｎ４で示す）が注目され、
この８１３Ｎ４を主ＪＪｙ分として含有するＳｉ３Ｎ４
基焼結材料を鋼および鋳鉄の茜速切削に切削工具として
使用する試みもなされたが、前記Ｓｉ３Ｎ４は鉄との反
応性が高いために斤耗が激しく、高速切削には適さず、
汎用性のきわめて低いものであった。
〔研究の目的および研究に基く知見事項〕本発明者等は
、上述のような観点から、耐熱衝゛２ 球性、高
温硬さ、および高温強度にすぐれたＳｉ３Ｎ４基焼結材
料に、すぐれた耐摩耗性を付与すべく研究を行なった結
果、焼結性のあまり良好でないＳｉ３Ｎ４に、型化アル
ミニウム（以下ＡＡＮで示す）、酸化アルミニウム（以
下Ａｌ２Ｏ３で示す）、および酸化イツ） ＩＪウム（
以下Ｙ２Ｏ３で示す）の３成分を含有させると著しい焼
結向上効果が得られ、さらに、これにＴｉの炭化物、窒
化物、および炭窒化物（以下、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮ
、 ＴｉＣＮで示す）力５ちの１種または２種以上を分
散相形成成分として含有させるとＳｉ３Ｎ４のもつすぐ
れた特性が、損なわれることなく、耐摩耗性が著しく改
善されるようになり、しかもこの結果得られたＳｉ３Ｎ
４基焼結材料を３００ｍ／順以上の高速での鋼および鋳
鉄の切削に切削工具として使用すると、いずれの場合で
も著しくすぐれた切削性能を発揮するという知見を得た
のである。
、上述のような観点から、耐熱衝゛２ 球性、高
温硬さ、および高温強度にすぐれたＳｉ３Ｎ４基焼結材
料に、すぐれた耐摩耗性を付与すべく研究を行なった結
果、焼結性のあまり良好でないＳｉ３Ｎ４に、型化アル
ミニウム（以下ＡＡＮで示す）、酸化アルミニウム（以
下Ａｌ２Ｏ３で示す）、および酸化イツ） ＩＪウム（
以下Ｙ２Ｏ３で示す）の３成分を含有させると著しい焼
結向上効果が得られ、さらに、これにＴｉの炭化物、窒
化物、および炭窒化物（以下、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮ
、 ＴｉＣＮで示す）力５ちの１種または２種以上を分
散相形成成分として含有させるとＳｉ３Ｎ４のもつすぐ
れた特性が、損なわれることなく、耐摩耗性が著しく改
善されるようになり、しかもこの結果得られたＳｉ３Ｎ
４基焼結材料を３００ｍ／順以上の高速での鋼および鋳
鉄の切削に切削工具として使用すると、いずれの場合で
も著しくすぐれた切削性能を発揮するという知見を得た
のである。
したがって、この発明は、上記知見に基いてなされたも
ので、重量％で（以下チは重量％を示す）、分散相形成
成分としてのＴｉｃ 、 ＴｉＮ 、およびＴｉ ＣＮ
のうちの１種または２種以上：６〜４０チ、ＡＩＮ、Ａ
ｌ２Ｏ３，およびＹ２Ｏ３の３成分を必須成分として含
有し、含量で５〜１０％、 Ｓｉ３Ｎ４および不可避不純物：洩り、からなる組成を
有する切削工具用Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料に特徴を有する
ものである。
ので、重量％で（以下チは重量％を示す）、分散相形成
成分としてのＴｉｃ 、 ＴｉＮ 、およびＴｉ ＣＮ
のうちの１種または２種以上：６〜４０チ、ＡＩＮ、Ａ
ｌ２Ｏ３，およびＹ２Ｏ３の３成分を必須成分として含
有し、含量で５〜１０％、 Ｓｉ３Ｎ４および不可避不純物：洩り、からなる組成を
有する切削工具用Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料に特徴を有する
ものである。
つぎに、この発明の５１３１ｔＪ４基焼結材料において
、成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
、成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
ｆａｌ ＴｉＣ、ＴｉＮ 、およびＴ１ＣＮこれらの
成せには、累増゛中に分散して５１３Ｎ４が高温下でＦ
ｅと反応するのを抑制し、もって材料の耐摩耗性を向上
させる作用があるが、その含有量が６多未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方４０チを越えて含有さ
せると、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が相対的に減少し、Ｓｉ３
Ｎ４のもつすぐれた特性を十分に発４軍することができ
なくなることから、その含有−団を６〜４０チと定めた
。
成せには、累増゛中に分散して５１３Ｎ４が高温下でＦ
ｅと反応するのを抑制し、もって材料の耐摩耗性を向上
させる作用があるが、その含有量が６多未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方４０チを越えて含有さ
せると、Ｓｉ３Ｎ４の含有量が相対的に減少し、Ｓｉ３
Ｎ４のもつすぐれた特性を十分に発４軍することができ
なくなることから、その含有−団を６〜４０チと定めた
。
（ｂ）ＡｌＮ十八１へ０３＋￥２０３
これらの３ ＩＮ分は、共に固溶し合い、ガラス相を形
成して焼結性のあまり良好でない５１３Ｎ４と反応して
材料の焼結性を著しく改善し、もって材料を緻密化して
強度を向上させる作用があるが、その含有量が５％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方１０チを越
えて含有させると、粒界部分に析出するガラス相の析出
が多くなり過ぎて、Ｓｉ３Ｎ４のもつすぐれた特性、す
なわち耐熱衝撃性、高温硬さ、および高温強度が損なわ
れるようになることから、そゐ含有量を５〜１０チを定
めた。
成して焼結性のあまり良好でない５１３Ｎ４と反応して
材料の焼結性を著しく改善し、もって材料を緻密化して
強度を向上させる作用があるが、その含有量が５％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方１０チを越
えて含有させると、粒界部分に析出するガラス相の析出
が多くなり過ぎて、Ｓｉ３Ｎ４のもつすぐれた特性、す
なわち耐熱衝撃性、高温硬さ、および高温強度が損なわ
れるようになることから、そゐ含有量を５〜１０チを定
めた。
なお、この発明のＳｉ３Ｎ４基焼結材料は、通常の粉末
冶金法によって製造することができるが、Ｓｉ３Ｎ４は
焼結性があまり良好でないので、ホットプレスによる焼
結を適用したり、あるいは普通焼結後に熱間静水圧プレ
スを適用したりすることによって、緻密な焼結材料を得
るようにするのが好ましい。
冶金法によって製造することができるが、Ｓｉ３Ｎ４は
焼結性があまり良好でないので、ホットプレスによる焼
結を適用したり、あるいは普通焼結後に熱間静水圧プレ
スを適用したりすることによって、緻密な焼結材料を得
るようにするのが好ましい。
つぎに、この発明のＳｉ３Ｎ４基焼結材料を実施例によ
り説明する。
り説明する。
原料粉末として、平均粒径：２μｍのＳｉ３Ｎ４粉末、
同１．２７１ ｍのＴｉｃ粉末、同１．２μ＋ｎの’ｌ
”ｉＮ粉末、同１．３μｒｎのＴｉ ＣＮ粉末、同１゜
０μｍのＡ７Ｎ粉末、同０、５ ｐ ｍのＡｌ２Ｏ３粉
末、および同０．８ｐｍのＹ２Ｏ３粉末を用意し、これ
ら原料粉末を第１表に示される配合組成に配合し、湿式
ボールミルにて混合し、乾燥した後、同じく第１表に示
される榮件で普通焼結またはホットプレス（普通焼結の
場合は混合粉末を圧粉体に成形し、またホットプレスの
場合は黒鉛モールドを使用し、さらに必要に応じて、普
通焼結の場合には熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰという
）を施すことによって本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料１〜
１２をそれぞれ製造した。
同１．２７１ ｍのＴｉｃ粉末、同１．２μ＋ｎの’ｌ
”ｉＮ粉末、同１．３μｒｎのＴｉ ＣＮ粉末、同１゜
０μｍのＡ７Ｎ粉末、同０、５ ｐ ｍのＡｌ２Ｏ３粉
末、および同０．８ｐｍのＹ２Ｏ３粉末を用意し、これ
ら原料粉末を第１表に示される配合組成に配合し、湿式
ボールミルにて混合し、乾燥した後、同じく第１表に示
される榮件で普通焼結またはホットプレス（普通焼結の
場合は混合粉末を圧粉体に成形し、またホットプレスの
場合は黒鉛モールドを使用し、さらに必要に応じて、普
通焼結の場合には熱間静水圧プレス（以下ＨＩＰという
）を施すことによって本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料１〜
１２をそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料
１〜１２と、＠販のへ４□０３基焼結材料より超硬工具
協会規格（ＣＩＳ）會ＳＮＧ’Ｎ４３２に則した切削チ
ップを切り出し、 被削材： Ｊ Ｉ Ｓ ＠ＳＮＣＭ−８、切刃： ０．
１ｍ Ｘ −２５°のチャンファホーニング、切削速度
：３００ｍ／ＩＩＩＩ＋＋１ 切込み：２濶、 送り：０，２膿／ｒｅｖ、、 の条件でのｍ局速連続切削試験、並びに、被削材：ＦＣ
−２５、 破削材寸法：幅１２０＋ＩＯ＋＋Ｘ長さ３２０叫、切削
速ＩＩ ： ５００ ｍ’／ ＝１切込み：２咽、 １刃当りの送り二０．２謔／刃、 カッター径＝１６０關グ、 切刃： ０．１ｍｍ Ｘ −２５°チヤンフアホーニン
グ、の条件でのυｊ銑鉄速フライス切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅が０．２＋Ｍｌに至るまでの切削時
間を測定した。これらの測定結果を第２表に示した。さ
らに第２表には室温および１０００℃におけろビッカー
ス硬さと抗折力を示した。
１〜１２と、＠販のへ４□０３基焼結材料より超硬工具
協会規格（ＣＩＳ）會ＳＮＧ’Ｎ４３２に則した切削チ
ップを切り出し、 被削材： Ｊ Ｉ Ｓ ＠ＳＮＣＭ−８、切刃： ０．
１ｍ Ｘ −２５°のチャンファホーニング、切削速度
：３００ｍ／ＩＩＩＩ＋＋１ 切込み：２濶、 送り：０，２膿／ｒｅｖ、、 の条件でのｍ局速連続切削試験、並びに、被削材：ＦＣ
−２５、 破削材寸法：幅１２０＋ＩＯ＋＋Ｘ長さ３２０叫、切削
速ＩＩ ： ５００ ｍ’／ ＝１切込み：２咽、 １刃当りの送り二０．２謔／刃、 カッター径＝１６０關グ、 切刃： ０．１ｍｍ Ｘ −２５°チヤンフアホーニン
グ、の条件でのυｊ銑鉄速フライス切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅が０．２＋Ｍｌに至るまでの切削時
間を測定した。これらの測定結果を第２表に示した。さ
らに第２表には室温および１０００℃におけろビッカー
ス硬さと抗折力を示した。
第２表に示される結果から、本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材
料１〜１２は、いずれも室温および高温において高硬度
および高強度を有し、鋼および銑鉄のいずれの高速切削
でもすぐれた耐摩耗性を示し、きわめて長い使用寿命を
示すことが明らかである。
料１〜１２は、いずれも室温および高温において高硬度
および高強度を有し、鋼および銑鉄のいずれの高速切削
でもすぐれた耐摩耗性を示し、きわめて長い使用寿命を
示すことが明らかである。
一方、市販のＡ６２０３基焼結材料は、室温および高温
における硬さが高いので、鋼の連続高速切削では本発明
Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料と同等のすぐれた耐摩耗性を示す
ものの、高温強度および耐熱衝撃性が劣るために、鋳鉄
の高速フライス切削では切削〔総括的効果〕 上述のように、この発明の５ｉ３Ｎ４基焼結材料は、Ｓ
ｉ３Ｎ４のもつすぐれた耐熱衝撃性および品温における
機械的強度を具備した状態で、すぐれた耐摩れ性を有す
るので、特に鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具として
使用した場合にきわめてすぐれた切削性能を発揮するの
である。
における硬さが高いので、鋼の連続高速切削では本発明
Ｓｉ３Ｎ４基焼結材料と同等のすぐれた耐摩耗性を示す
ものの、高温強度および耐熱衝撃性が劣るために、鋳鉄
の高速フライス切削では切削〔総括的効果〕 上述のように、この発明の５ｉ３Ｎ４基焼結材料は、Ｓ
ｉ３Ｎ４のもつすぐれた耐熱衝撃性および品温における
機械的強度を具備した状態で、すぐれた耐摩れ性を有す
るので、特に鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具として
使用した場合にきわめてすぐれた切削性能を発揮するの
である。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 １）和 夫 外１名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 分散相形成成分としてのチタンの炭化物、窒化物、およ
び炭窒化物のうちの１種または２種以上二６〜４０重量
％、 窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、および酸化イツ
トリウムの３成分を含量で５〜１０％、窒化けい素およ
び不可避不純物：残り、からなろ組成を有することを特
徴とする切削工具用窒化けい緊塞焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090739A JPS59217676A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59090739A JPS59217676A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217676A true JPS59217676A (ja) | 1984-12-07 |
| JPS6253475B2 JPS6253475B2 (ja) | 1987-11-10 |
Family
ID=14006947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59090739A Granted JPS59217676A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217676A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278158A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 京セラ株式会社 | 導電性窒化珪素質焼結体 |
| WO2002042027A1 (en) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | Sandvik Ab; (Publ) | Method of milling engine blocks |
| EP1770075A1 (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-04 | Oertli Werkzeuge AG | Ceramic matrix composite cutting blade for wood machining and the method of manufacturing the cutting blade |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895662A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素と窒化チタニウム複合焼結体 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP59090739A patent/JPS59217676A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895662A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素と窒化チタニウム複合焼結体 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278158A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 京セラ株式会社 | 導電性窒化珪素質焼結体 |
| WO2002042027A1 (en) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | Sandvik Ab; (Publ) | Method of milling engine blocks |
| US6896452B2 (en) | 2000-11-22 | 2005-05-24 | Sandvik Ab | Method of milling engine blocks |
| EP1770075A1 (en) * | 2005-10-03 | 2007-04-04 | Oertli Werkzeuge AG | Ceramic matrix composite cutting blade for wood machining and the method of manufacturing the cutting blade |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6253475B2 (ja) | 1987-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |